2 svar
75 visningar
Albiki behöver inte mer hjälp
Albiki 5096 – Fd. Medlem
Postad: 4 feb 2018 21:58

Utmattande matteproblem

Beräkna integralen.

  0πx2·k=1cosx2kdx. \int_{0}^{\pi}x^2 \cdot \prod_{k=1}^{\infty} \cos \frac{x}{2^{k}}\,\text{d}x.

Hur hanterar man den oändliga produkten i integranden?

Det verkar som att produkten konvergerar mot sinxx \frac{ \sin x}{x}

Albiki 5096 – Fd. Medlem
Postad: 5 feb 2018 14:49 Redigerad: 5 feb 2018 14:50

Hej!

Tack för länken.

Ja, det verkar som att allt faller tillbaka på formeln för Sinus-för-dubbla vinkeln.

Med f(x)=sinx f(x) = \sin x ger upprepad tillämpning av formeln n n gånger följande uttryck.

    f(x)=2nf(x2n)k=1ncosx2k , f(x) = 2^{n}f(\frac{x}{2^{n}})\prod_{k=1}^{n}\cos \frac{x}{2^{k}}\ ,

så att man kan skriva

    sinxx/sinx/2nx/2n=k=1ncosx2k . \frac{\sin x}{x} / \frac{\sin x/2^{n}}{x/2^{n}} = \prod_{k=1}^{n}\cos \frac{x}{2^{k}}\ .

Eftersom nämnaren närmar sig 1 när n n växer (ett standardgränsvärde) får man resultatet

    sinxx=k=1cosx2k . \frac{\sin x}{x} = \prod_{k=1}^{\infty}\cos \frac{x}{2^{k}}\ .

Integralen som ska beräknas är alltså 0πxsinxdx , \int_{0}^{\pi} x \sin x \,\text{d}x\ , som med partiell integrering är lika med

    π=0πx2k=1cosx2kdx . \pi = \int_{0}^{\pi}x^2 \prod_{k=1}^{\infty}\cos \frac{x}{2^{k}}\,\text{d}x\ .

Albiki

Svara
Close